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由于超高速率、大容量、長距離光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展,對作為光纖通信領(lǐng)域的關(guān)鍵器件——光纖放大器在功率、帶寬和增益平坦方面提出了新的要求,因此,在未來的光纖通信網(wǎng)絡(luò)中,光纖放大器的發(fā)展方向主要有以下幾個方面:
(1)EDFA從C-Band向L-Band發(fā)展;
(2)寬頻譜、大功率的光纖拉曼放大器;
(3)將局部平坦的EDFA與光纖拉曼放大器進(jìn)行串聯(lián)使用,獲得超寬帶的平坦增益放大器;
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光纖放大器
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EDFA的基本性能
EDFA中,當(dāng)接入泵浦光功率后輸入信號光將得到放大,同時產(chǎn)生部分ASE自發(fā)輻射光,兩種光都消耗上能級的鉺粒子。當(dāng)泵浦光功率足夠大,而信號光與ASE很弱時,上下能級的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度很高,并可認(rèn)為沿EDFA長度方向上的上能級粒子數(shù)保持不變,放大器的增益將達(dá)到很高的值,而且隨輸入信號光功率的增加,增益仍維持恒定不變,這種增益稱為小信號增益。(1)發(fā)展應(yīng)變補(bǔ)償?shù)臒o偏振、單片集成、光橫向連接的半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)。
在給定輸入泵浦光功率時,隨著信號光和ASE光的增大,上能級粒子數(shù)的增加將因不足以補(bǔ)償消耗而逐漸減少,增益也將不能維持初始值不變,并逐漸下降,此時放大器進(jìn)入飽和工作狀態(tài),增益產(chǎn)生飽和。飽和增益值不是一個確定值,隨輸入功率和飽和深度以及泵浦光功率而變。摻鉺光纖放大器級聯(lián)的改進(jìn)之所以采用摻鉺光纖放大器級聯(lián)的方式,一是插進(jìn)兩級間的光隔離器有效地抑制了第二段EDF的反向自發(fā)輻射(ASE),使其不能進(jìn)進(jìn)首段EDF,減少了泵浦功率在反向ASE上的消耗,使泵浦光子更有效地轉(zhuǎn)換成信號光能量。
EDFA的原理
EDFA的泵浦過程需要使用三能級系統(tǒng),如圖1所示。在摻鉺光纖中注進(jìn)足夠強(qiáng)的泵浦光,就可以將大部分處于基態(tài)的Er3 離子抽運(yùn)到激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的Er3 離子又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)。由于 Er3 離子在亞穩(wěn)態(tài)能級上壽命較長,因此很輕易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)信號光子通過摻鉺光纖時,與處于亞穩(wěn)態(tài)的Er3 離子相互作用發(fā)生受激輻射效應(yīng),產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子,這時通過摻鉺光纖傳輸?shù)男盘柟庾友杆僭龆?,產(chǎn)生信號放大作用。Er3 離子處于亞穩(wěn)態(tài)時,除了發(fā)生受激輻射和受激吸收以外,還要產(chǎn)生自發(fā)輻射(ASE),它造成EDFA的噪聲。光放大器的發(fā)展趨勢以下內(nèi)容由康冠世紀(jì)為您提供,今天我們來分享光放大器的相關(guān)內(nèi)容,希望對同行業(yè)的朋友有所幫助。
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